本学は、6研究科20専攻を設置しています。文化科学、物理科学、高エネルギー加速器科学、複合科学、生命科学の各研究科は、4つの大学共同利用機関法人と国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構が設置する18の研究所等を基盤としています。
先導科学研究科は、大学本部にあってこのような基盤機関を持たず、「進化学」と「科学と社会」に関する教育・研究を通して総研大の理念を達成することを目指す、生命共生体進化学専攻の単一専攻研究科です。大学本部が行う総研大全専攻に向けた各種教育プログラムの運営にも協力しています。
また、全学共同教育研究施設として、教育開発センターを設置しているほか、統合進化科学研究センター、附属図書館及び学術情報基盤センターを設置しています。